Biologie Leistungsstufe 3. Klausur - IB Documents PAST PAPERS - SUBJECT/Group 4 - Sc… · 32EP01...

32EP01

N15/4/BIOLO/HP3/GER/TZ0/XX

BiologieLeistungsstufe3. Klausur

Freitag, 6. November 2015 (Nachmittag)Prüfungsnummer des Kandidaten

1 Stunde 15 Minuten

Hinweise für die Kandidaten

y Tragen Sie Ihre Prüfungsnummer in die Kästen oben ein. y Öffnen Sie diese Klausur erst, wenn Sie dazu aufgefordert werden. y Beantworten Sie alle Fragen aus zwei der Wahlpflichtbereiche. y Schreiben Sie Ihre Antworten in die für diesen Zweck vorgesehenen Felder. y Für diese Klausur ist ein Taschenrechner erforderlich. y Die maximal erreichbare Punktzahl für diese Klausur ist [40 Punkte].

Wahlpflichtbereich Fragen

Wahlpflichtbereich D — Evolution 1 – 3

Wahlpflichtbereich E — Neurobiologie und Verhalten 4 – 6

Wahlpflichtbereich F — Mikroben und Biotechnologie 7 – 9

Wahlpflichtbereich G — Ökologie und Umweltschutz 10 – 12

Wahlpflichtbereich H — Weitere Humanphysiologie 13 – 15

30 Seiten © International Baccalaureate Organization 20158815 – 6027

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Wahlpflichtbereich D — Evolution

1. Zur Erforschung der Evolution des Menschen bestimmten Forscher den Energieverbrauch von Gehirn, Verdauungstrakt (Magen und Darm), Leber, Nieren und Herz als prozentualen Anteil am Gesamtenergieverbrauch des menschlichen Körpers. Sie fanden heraus, dass diese Organe für etwa 70 % des gesamten Energieverbrauchs des Körpers zuständig sind, obwohl sie zusammen nur etwa 7 % des Körpergewichts ausmachen. Sie verglichen außerdem die Masse der einzelnen Organe beim Menschen und bei anderen heutigen Primaten, jeweils bei einem Körpergewicht von 65 kg. Die Werte sind im Balkendiagramm dargestellt.

Menschliche Organe Gehirn Magen und Darm Leber Nieren Herz

Energieverbrauch als Anteil des Gesamtenergie-verbrauchs des Körpers / %

16 15 19 8 11

Masse / kg

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

Legende:

GehirnMagen und DarmLeberNierenHerz

Menschen Andere Primaten

[Quelle: Brains and guts in human evolution: The Expensive Tissue Hypothesis. Braz. J. Genet. [online]. 1997, vol.20, nummer 1 [2015-11-17] . Aus:

. ISSN 1678-4502. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-84551997000100023.]

(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich D auf der nächsten Seite)

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich D, Frage 1)

(a) Berechnen Sie den prozentualen Anteil des menschlichen Gehirns am Gesamtkörpergewicht. [1]

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(b) Vergleichen Sie die Masse der menschlichen Organe mit der Masse der Organe anderer Primaten. [2]

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(c) IdentifizierenSiemithilfevonInformationenausderTabelleundausdemDiagrammdas menschliche Organ, das die meiste Energie pro Kilogramm Körpergewebe verbraucht. [1]

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(d) Erläutern Sie die Unterschiede zwischen der Organgröße bei Menschen und anderen Primaten in Bezug auf Trends bei der Evolution des Menschen und deren Ursachen. [4]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich D)

2. (a) Unterscheiden Sie zwischen allopatrischer Artenbildung und sympatrischer Artenbildung. [1]

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(b) Das Diagramm zeigt einen Ausschnitt aus einem Kladogramm für Invertebraten-Spezies aus dem Erdzeitalter Kambrium.

Jianshanopodia

Megadictyon

Kerygmachela

Pambdelurion

Opabinia

Anomalocaris

Laggania

Hurdia

Diania

Schinderhannes

Fuxianhuia

Leanchoilia

Euarthropoda

(i) Beschriften Sie im Kladogramm den Punkt, der den jüngsten gemeinsamen Vorfahren von Pambdelurion und Fuxianhuia bezeichnet, mit dem Buchstaben C. [1]

(ii) IdentifizierenSiediezwei Spezies, die sich zuletzt entwickelt haben. [1]

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich D, Frage 2)

(c) Es gibt Anzeichen dafür, dass Prokaryoten für Veränderungen in der Gaszusammensetzung der Atmosphäre vor 3,5 Milliarden Jahren verantwortlich waren. Umreißen Sie die Rolle der Bakterien bei der Schaffung einer sauerstoffreichen Atmosphäre. [3]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich D)

3. Erörtern Sie die Evolution durch Gradualismus und durch unterbrochenes Gleichgewicht. [6]

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Ende von Wahlpflichtbereich D

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Wahlpflichtbereich E — Neurobiologie und Verhalten

4. In der Kalahari-Wüste im südlichen Afrika leben tagaktive Echsen. Wissenschaftler untersuchten dieses rhythmische Verhalten in verschiedenen Jahreszeiten. Die Anzahl der während einer bestimmten Stunde aktiven Echsen wurde bestimmt und als prozentualer AnteilanderGesamtzahlderaktivenEchsenaufgezeichnet.DieGrafikzeigtdieErgebnissefür die Echsenart Südliche Stachelagame (Agama hispida). Im Zeitraum von 19:00 bis 7:00 waren die Echsen inaktiv.

[Quelle: Freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Trevor Hardaker. www.hardaker.co.za]

Aktive Echsen / %

35

30

25

20

15

10

5

0

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

Tageszeit / h

Legende: Winter Frühling Sommer

[Quelle: R. B. Huey und E. P. Pianka (1977) Ecology, 58(5): Seiten 1066–1075.]

(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich E auf der nächsten Seite)

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich E, Frage 4)

(a) Geben Sie eine Tageszeit an, zu der im Frühling 5 % der Echsen aktiv waren. [1]

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(b) (i) Die Wetterbedingungen in der Kalahari-Wüste sind im Sommer anders als im Winter. Vergleichen Sie die Ergebnisse für Sommer und Winter. [3]

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(ii) Die Temperaturen in der Kalahari-Wüste sind im Sommer anders als im Winter. Schlagen Sie einen anderen möglichen Grund für die Unterschiede in der Aktivität der Echsen im Sommer gegenüber der Aktivität im Winter vor. [1]

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(c) Umreißen Sie ein anderes Beispiel, welches den Anpassungswert eines rhythmischen Verhaltensmusters bei einem mit Namen genannten Tier veranschaulicht. [3]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich E)

5. (a) Die Abbildung zeigt die Apparatur, die von Pawlow bei seinen Experimenten mit Hunden verwendet wurde.

Futter

Schlauch

[Quelle: http://www.all-about-psychology.com/images/pavlovs-dog.jpg]

(i) Geben Sie die Art des Reizes an, der vom Anblick und Geruch des Futters ausgeht. [1]

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(ii) Geben Sie die Funktion des Schlauchs an. [1]

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(b) Geben Sie zwei Wirkungen an, die präsynaptische Neuronen auf die postsynaptische Übertragung haben können. [1]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich E, Frage 5)

(c) Beschreiben Sie ein Experiment, mit dem das Verhalten Taxis an einem mit Namen genannten Invertebraten untersucht werden könnte. [3]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich E)

6. Erläutern Sie, wie das Ohr die Schallwellen in der Luft in Nervenimpulse umwandelt, die an das Gehirn gesendet werden. [6]

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Wahlpflichtbereich F — Mikroben und Biotechnologie

7. Das Bakterium Escherichia coli ist für jährlich mehr als 70 000 Erkrankungen in den USA verantwortlich. Mehr als die Hälfte dieser Erkrankungsfälle gehen auf die ÜbertragungderBakterieninderNahrungzurück,insbesondereausHackfleischinnichtdurchgegarten Hamburgern. Epidemiologen sammelten Daten von 183 Ausbrüchen von NahrungsmittelvergiftungenindenJahrenvon1982bis2002undidentifiziertenjeweilsdasfür den Ausbruch verantwortliche Nahrungsmittel. Sie unterteilten die Nahrungsmittel in dieKategorien„Milchprodukte“,„ObstundGemüse“,„Rindfleisch“,„Rinderhackfleisch“und„andere Nahrungsmittel“. In einigen Fällen war es nicht möglich, das Nahrungsmittel zu identifizieren,dasdenAusbruchverursachthatte.DieErgebnissesindimSäulendiagrammdargestellt.

Anzahl der Ausbrüche

25

20

15

10

5

0

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Jahr

Legende:unidentifiziertesNahrungsmittelandere NahrungsmittelMilchprodukteObst und GemüseRindfleisch(ohneHackfleisch)Rinderhackfleisch

[Quelle:RangelJM,SparlingPH,CroweC,GriffinPM,SwerdlowDL. Epidemiology of Escherichia coli O157:H7 outbreaks, United States, 1982–2002. Emerg Infect Dis [serial on the Internet].

2004 Apr. Available from http://wwwnc.cdc.gov/eid/article/11/4/04-0739 DOI: 10.3201/eid1104.040739]

(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich F auf der nächsten Seite)

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich F, Frage 7)

(a) Geben Sie die Anzahl der Jahre während der Studie an, in denen kontaminierte Milchprodukte Nahrungsmittelvergiftungen auslösten. [1]

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(b) (i) Vergleichen Sie die Ausbrüche von Nahrungsmittelvergiftungen der Jahre 1989 und 1994. [2]

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(ii) Schlagen Sie zwei Gründe für diese Veränderungen vor. [2]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Erläutern Sie, wie die Pasteurisierung Nahrungsmittelvergiftungen durch Milchprodukte verhindert haben könnte. [2]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich F)

8. (a) Geben Sie ein Beispiel für ein Bakterium an, das Aggregate bildet. [1]

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(b) Geben Sie den Bakterientyp an, der an ein Habitat mit hohen Salzkonzentrationen angepasst ist. [1]

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(c) Umreißen Sie den Prozess der Stickstoff-Fixierung durch ein mit Namen genanntes freilebendes Bakterium. [2]

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich F, Frage 8)

(d) Die Abbildung zeigt einen Teil einer Anlage zur Abwasserbehandlung.

[Quelle:“Tricklingfilterbed2w”vonVelela-übertragenausen.wikipedia.org[1]:2005-01-1621:23Velela1296x972 (680941 bytes). Lizenziert unter Public Domain via Wikimedia Commons - https://commons.

wikimedia.org/wiki/File:Trickling_filter_bed_2_w.JPG#/media/File:Trickling_filter_bed_2_w.JPG]

Umreißen Sie die Rolle von Bakterien bei der Behandlung von Abwasser mittels Tröpfelfilterbetten. [3]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich F)

9. Erörtern Sie die mögliche Rolle von Prionen bei der Verursachung spongiformer Encephalopathien. [6]

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Ende von Wahlpflichtbereich F

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Wahlpflichtbereich G — Ökologie und Umweltschutz

10. In Südkorea suchen Vogelschwärme der Familie der Meisen (Paridae) zusammen auf Bäumen nach Nahrung. Forscher beobachteten vier Paridae-Spezies,umherauszufinden,ob sie sich in den Bäumen das gleiche Habitat teilten und ob ihr Aufenthaltsbereich im Baum von ihrer Größe abhing. Der Blätter tragende Teil des Baums (die Krone) wurde in neun Zonen aufgeteilt, die sich aus drei Bereichen je nach Entfernung vom Boden und drei Bereichen je nach Entfernung vom Baumstamm ergaben. Auch die Vögel, die in den Büschen um den Stamm herum und auf dem Boden unter dem Baum nach Nahrung suchten, wurden beobachtet. Im Diagramm ist die relative Nutzung jeder Zone des Habitats durch die Vögel dargestellt.

Abnehmende Größe der Vogelspezies

Buntmeise(P. varius)

Nah

e am

Sta

mm

Mitt

lere

Ent

fern

ung

vom

S

tam

m

Wei

t ent

fern

t vom

Sta

mm

Obere Krone

Mittlere Krone

Untere Krone

Büsche um Stamm

Boden

Kohlmeise(P. major )

Nah

e am

Sta

mm

Mitt

lere

Ent

fern

ung

vom

S

tam

m

Wei

t ent

fern

t vom

Sta

mm

Sumpfmeise(P. palustris)

Nah

e am

Sta

mm

Mitt

lere

Ent

fern

ung

vom

S

tam

m

Wei

t ent

fern

t vom

Sta

mm

Tannenmeise(P. ater )

Nah

e am

Sta

mm

Mitt

lere

Ent

fern

ung

vom

S

tam

m

Wei

t ent

fern

t vom

Sta

mm

Legende: relative Nutzung

stark mäßig bis stark mäßig mäßig bis schwach schwach

[Quelle: S. Lee und P. G. Jablonski (2006) Polish Journal of Ecology, 54 (3), Seiten 481–490.]

(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich G auf der nächsten Seite)

32EP21

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich G, Frage 10)

(a) Geben Sie die relative Nutzung des Habitats durch die Kohlmeise in der oberen Krone des Baums nahe am Stamm an. [1]

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(b) IdentifizierenSiedieZonedesHabitats,dievondenVögelnamwenigsten genutzt wird. [1]

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(c) Vergleichen Sie, wie die Buntmeise und die Sumpfmeise das Habitat in der oberen Krone des Baums nutzen. [2]

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(d) Geben Sie an, wie sich die Verteilung der Vögel in der mittleren Krone des Baums mit ihrer Größe ändert. [1]

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(e) Schlagen Sie einen Grund vor, warum nur wenige Buntmeisen weit entfernt vom Stamm gefunden wurden. [1]

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich G, Frage 10)

(f) Erörtern Sie, ob die Ergebnisse für Buntmeise und Tannenmeise für das Exklusionsprinzip sprechen. [2]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich G)

11. (a) (i) Geben Sie an, welche Umweltbedingungen r-Strategien gegenüber K-Strategien derFortpflanzungbegünstigenwürden. [1]

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(ii) Umreißen Sie einen Vorteil der Nutzung einer r-Strategie für eine Spezies. [1]

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(b) Umreißen Sie, wie Habitatkorridore den Schutz der Biodiversität in einem Naturschutzgebiet unterstützen können. [1]

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(c) Erläutern Sie, wie Lebewesen während der Primärsukzession die abiotische Umwelt verändern können. [3]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich G)

12. Erörtern Sie unter Verwendung von drei Beispielen die Auswirkungen nicht heimischer Spezies auf Ökosysteme. [6]

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Ende von Wahlpflichtbereich G

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Wahlpflichtbereich H — Weitere Humanphysiologie

13. Koronarerkrankungen (koronare Herzkrankheit, KHK) treten in manchen Familien gehäuft auf, wobei Männer gefährdeter sind zu erkranken als Frauen. Forscher in Finnland haben untersucht, ob das Muster innerhalb der Familien bei Frauen und Männern gleich ist. Das Diagramm zeigt die Abhängigkeit des Risikos von Männern und Frauen bestimmter Altersgruppen, eine KHK zu entwickeln, von dem Umstand, ob sie einen Bruder oder eine Schwester mit der Krankheit hatten.

Risiko, eine KHK zu entwickeln / %

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0 40 – 44 45 – 49 50 – 54 55 – 59 60 – 64

Altersgruppe

Legende: Männer mit Brüdern mit KHK Frauen mit Brüdern mit KHK

Männer mit Schwestern mit KHK Frauen mit Schwestern mit KHK

männliche Kontrollgruppe weibliche Kontrollgruppe

[Quelle: Pohjola-Sintonen S. et al. Family history as a risk factor of coronary heart disease in patients under 60 years of age. European Heart Journal Februar 1998, 19 (2), 235–239; DOI: 10.1053/euhj.1997.0543, Figuren 1 und 2.

© 1998, mit freundlicher Genehmigung von Oxford University Press.]

(a) Geben Sie an, welches Risiko, eine KHK zu entwickeln, ein Mann im Alter von 55 – 59 hat, wenn sein Bruder eine KHK hatte. [1]

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich H auf der nächsten Seite)

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich H, Frage 13)

(b) Berechnen Sie die Zunahme des Risikos, eine KHK zu entwickeln, im Vergleich zur Kontrollgruppe für eine Frau im Alter von 60 – 64, wenn ihre Schwester die Krankheit hatte. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .%

(c) Vergleichen Sie die Ergebnisse für die Männer mit den Ergebnissen für die Frauen. [3]

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(d) Schlagen Sie zwei Gründe vor, warum die Wahrscheinlichkeit für einen Mann höher ist, eine KHK zu entwickeln, wenn sein Bruder erkrankt war. [2]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich H)

14. (a) Geben Sie den Weg an, über den Hormone vom Hypothalamus zur vorderen Hypophyse gelangen. [1]

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(b) Geben Sie an, welcher Zustand des Blutes die Freisetzung von ADH (Vasopressin) stimulieren würde. [1]

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(c) Umreißen Sie die Funktion von Gastrin. [2]

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(Fortsetzung von Wahlpflichtbereich H, Frage 14)

(d) InderGrafikistdieSauerstoffdissoziationskurvevonAdult-Hämoglobindargestellt.

Prozentuale Sättigung des Hämoglobins

Partialdruck des Sauerstoffs

(i) ZeichnenSieinderGrafikeineLinieein,diezeigt,wiesichdieSauerstoffdissoziationskurve mit dem Bohr-Effekt ändert. [1]

(ii) Erläutern Sie, welche Rolle der Bohr-Effekt während starker körperlicher Betätigung spielt. [2]

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(Fortsetzung Wahlpflichtbereich H)

15. Erläutern Sie, welche Rolle die Leber bei der Regulierung und Speicherung von Nährstoffen spielt. [6]

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